Guide sur la Qualité des l`Air Intérieur dans les installations

… Ventilation … Energie … Qualité de l’Air … Filtration … Confort …
OPTIMISEZ
VOS SOLUTIONS DE VENTILATION
!
Le CETIAT met à votre service :
• des moyens d’essais,
• des études d’aide à la conception,
• des formations,
• la métrologie, l’expertise et le contrôle,
dans nos domaines d’excellence :
• Gestion de l’Air (mécanique des fluides,
filtration et traitement de l’air, régulation…),
• Qualité des Ambiances (confort acoustique
et thermique, Qualité d’Air Intérieur).
CENTRE TECHNIQUE
DES
INDUSTRIES AÉRAULIQUES
ET
THERMIQUES
Domaine Scientifique de la Doua - 25, avenue des Arts - BP 2042 - 69603 Villeurbanne
Tél. +33 (0)4 72 44 49 00 - Fax +33 (0)4 72 44 49 49 - E.Mail : [email protected]
S OMMAIRE
Introduction _______________________________________
4
Bien ventiler _______________________________________
5
Les systèmes ______________________________________
6
Ventilation simple flux __________________________ 6
Ventilation double flux __________________________ 7
Centrale de traitement d’air ______________________ 8
Unités terminales de ventilation __________________ 9
Incidence des systèmes sur la QAI _______________ 10
Les composants ___________________________________ 12
Entrée d’air _____________________________________ 12
Filtre à air ______________________________________ 13
Récupérateur de chaleur _________________________ 14
Batterie chaude ou froide ________________________ 14
Caisson d’humidification ________________________ 15
Caisson de ventilation mécanique ________________ 15
Extracteur statique ou stato-mécanique __________ 16
Caisson de recyclage ____________________________ 16
Réseau de ventilation ____________________________ 17
Bouche et diffuseur _____________________________ 18
Références ________________________________________ 19
I NTRODUCTION
L’objectif de ce guide est de fournir aux bureaux d’études, aux
sociétés de maintenance et aux maîtres d’ouvrage des
recommandations et règles pratiques sur les installations de
ventilation et de conditionnement d’air afin d’assurer une bonne
Qualité de l’Air Intérieur (QAI) et de préserver la santé des occupants.
Le guide traite de conception, dimensionnement, installation,
maintenance et entretien qui sont autant d’étapes absolument
nécessaires au maintien d’une bonne QAI et de l’hygiène des réseaux.
Il les présente pour les principaux systèmes aérauliques du génie
climatique aussi bien en habitat qu’en tertiaire.
La première partie présente les systèmes et alerte sur les points à
particulièrement surveiller du point de vue de la QAI. La seconde
partie détaille les bonnes pratiques, composant par composant, en
matière de conception
*, mise en œuvre
* et entretien
*.
L’application de ces règles simples dans les diverses étapes du projet
est nécessaire afin de s’assurer d’une bonne QAI dans les installations
aérauliques.
(*) Pour faciliter le repérage, chaque thème est illustré par une icône.
REMERCIEMENTS
Ce guide a été rédigé avec la collaboration de :
Olivier KRIKORIAN (ASTATO)
Cédric LANCIEUX (CAMFIL)
Marie-Claude LEMAIRE (ADEME)
Philippe PETIT (CIAT)
Bénédicte RIBOT (EDF)
Sandra TOKAREK (Gaz de France)
Anne-Marie BERNARD (CETIAT)
Anne TISSOT (CETIAT)
Ludovic ANGELI (FRANCE AIR)
Martine BIANCHINA (UNELVENT)
Michaël BLAZY (ANJOS)
Xavier BOULANGER (ALDES)
Maurice CHIESA (ATLANTIC)
Michel DUCLOS (TITANAIR)
Dany HUBERT (ASTATO)
Olivier JOSSERAND (CARRIER)
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
- 4 -
BIEN
VENTILER
Une bonne Qualité de l’Air Intérieur passe avant tout par une bonne
ventilation. Qu’ils soient émis par les occupants, par les matériaux
du bâtiment ou par l’ameublement, des polluants (humidité, bioeffluents, composés organiques volatils (COV), radon) sont toujours
présents dans les locaux. Ils doivent être impérativement évacués
pour la santé des occupants (salubrité, allergies, irritations…) et la
conservation du bâti (éviter les condensations, moisissures…).
Les systèmes de ventilation mis en œuvre, qu’ils soient dédiés
uniquement à la ventilation ou couplés à un système de chauffage
et/ou de conditionnement d’air, doivent répondre à plusieurs
contraintes :
• ils doivent assurer le renouvellement d’air efficacement,
• ils ne doivent pas troubler le confort des occupants (bruit,
courants d’air…),
• ils ne doivent pas créer ou transférer de pollution.
En effet, ces systèmes comportent de nombreux composants,
nécessaires pour assurer les différentes fonctions de circulation de
l’air, filtration, chauffage, refroidissement…, et qui souvent pour des
raisons de dimensionnement, d’installation ou d’entretien sont
susceptibles d’être à l’origine ou de transmettre une mauvaise qualité
d’air.
Lorsqu’il y a balayage, le cheminement d’air doit se faire des locaux
les moins pollués vers les locaux à pollution spécifique. Il faut noter
que l’air ne cheminera selon le trajet prévu que s’il ne trouve pas un
chemin plus facile (exemple : défaut d’étanchéité du bâti, absence
de grilles de transfert…). La qualité de l’air dépend donc à la fois
des systèmes et composants de ventilation mis en œuvre («ventilation
spécifique»), mais également du bâti, et en particulier des infiltrations
ou des fuites.
- 5 -
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
LES
SYSTÈMES
Ventilation simple flux
Le système de ventilation simple flux est équipé de :
• entrées d’air,
• grilles ou passages de transfert,
• bouches d’extraction,
• un réseau,
• un caisson de ventilation mécanique ou extracteur pour
ventilation naturelle assistée,
• un rejet d’air.
Le schéma ci-dessus s’applique à un système de ventilation mécanique
simple flux.
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
- 6 -
Ventilation double flux
Le système de ventilation double flux est équipé de :
• un ventilateur de soufflage,
• un ventilateur d’extraction,
• un récupérateur de chaleur (optionnel),
• un bypass (optionnel),
• filtres,
• deux réseaux de soufflage et extraction,
• diffuseurs et terminaux de soufflage et d’extraction.
- 7 -
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
La CTA
La centrale de traitement d’air (CTA) est équipée de :
• un caisson de mélange (optionnel),
• un rang de filtres amont,
• un caisson batteries, batterie chaude et batterie froide,
• un humidificateur d’air (optionnel),
• un séparateur de gouttes, équipé d’un bac de condensats,
• un ou deux ventilateurs (soufflage, extraction),
• un rang de filtres aval,
• un réseau aéraulique,
• une diffusion d’air,
• une reprise d’air.
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
- 8 -
Les Unités Terminales de Ventilation
Les unités terminales de ventilation peuvent être des cassettes,
poutres froides, des ventilo-convecteurs… Les ventilo-convecteurs
prennent l’air d’une pièce pour le conditionner (chauffage ou
refroidissement). Ils n’assurent donc pas nécessairement le
renouvellement d’air du local qui doit être réalisé par ailleurs.
Le schéma montre une unité terminale avec air neuf, mais l’analyse
est valable pour les différents types d’unités terminales.
L’unité est équipée de :
• une amenée d’air neuf,
• une reprise de l’air du local,
• un filtre,
• un ventilateur,
• une batterie chaude ou froide,
• un bac de condensats,
• un mini-réseau aéraulique (gainables).
- 9 -
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
Incidence des Systèmes sur la QAI
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
- 10 -
- 11 -
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
LES COMPOSANTS
Entrée d’air
Placées en façade, les entrées d’air ou prises d’air neuf permettent
l’entrée de l’air neuf dans les locaux.
•Elles doivent être bien dimensionnées en prenant en compte le besoin
de renouvellement d’air.
•Généralement, les entrées d’air sont placées uniquement dans les
locaux à pollution non spécifique (balayage de l’air).
•Elles doivent être éloignées le plus possible de toute source de
pollution (rejet d’air vicié, véhicules…). La réglementation (RSDT)
impose 8 m en tertiaire mais il convient souvent d’augmenter ce
minimum en fonction des conditions du site (vents dominants…).
•Elles doivent être installées de façon étanche dans la paroi ou la
menuiserie.
•Leur nettoyage doit être réalisé au minimum tous les ans (obturation,
encrassement…).
Définitions (Code du Travail)
Locaux à pollution non spécifique :
locaux dans lesquels la pollution est liée à la seule présence humaine,
à l’exception des locaux sanitaires
Locaux à pollution spécifique :
locaux dans lesquels des substances dangereuses ou gênantes sont
émises sous forme de gaz, aérosols solides ou liquides autres que
celles qui sont liées à la seule présence humaine, locaux pouvant
contenir des sources de micro-organismes potentiellement
pathogènes et locaux sanitaires
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
- 12 -
Filtre à air
Des filtres correctement dimensionnés, installés et fréquemment
remplacés contribueront à une meilleure QAI.
Il existe 2 types de filtre à air :
• Particulaire : Selon l’EN779, les filtres fins de F5 à F9 permettent
d’épurer l’air atmosphérique d’une pollution particulaire. Ils
peuvent être protégés des particules de taille supérieure à 1 µm
par des filtres grossiers de G1 à G4,
• Moléculaire : Ces filtres utilisant par exemple du charbon actif
permettent d’épurer l’air des COV.
Les recommandations pour le dimensionnement sont :
Air Neuf
1er étage
2ème étage
F5 / F7
F7 / F9
Extraction
Recyclage
F5
F5 / F7
Si 1 étage
F7
Le taux de poussières, les pollutions locales et leurs variations
saisonnières doivent être pris en compte.
Le filtre est optimisé pour un temps de fonctionnement, et son
efficacité doit être assurée tout au long de sa durée de vie. La
régulation du ventilateur doit être prévue pour maintenir le débit
d’air neuf requis au fur et à mesure de l’encrassement*.
(*) Recommandations de pertes de charge finales pour
le dimensionnement des ventilateurs (EN13053) :
• 150 Pa filtres d’efficacité G1 à G4 compris
• 200 Pa filtres d’efficacité F5 à F7 compris
• 300 Pa filtres d’efficacité F8 à F9 compris
Le montage des filtres doit être étanche.
Les filtres doivent être remplacés (en se protégeant) dès que le débit
est inférieur au débit minimal pour assurer le taux de renouvellement
en air neuf ou que la perte de charge finale est atteinte. Ils doivent
être remplacés au minimum une fois par an et il convient de tenir
compte de la saisonnalité (pollens) pour choisir les périodes de
remplacement.
NB : Lorsque les filtres vieillissent, ils sont susceptibles d’émettre une pollution olfactive.
- 13 -
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
Récupérateur de chaleur
Les récupérateurs ou échangeurs de chaleur permettent de transférer
la chaleur de l’air extrait à l’air neuf. De nombreux types d’échangeurs
de chaleur existent : échangeurs à plaques, échangeurs rotatifs,
caloducs…
•Une
étanchéité correcte entre le passage de l’air neuf et celui
de l’air extrait doit être assurée, de façon à ne pas polluer l’air
neuf.
•Les
ventilateurs doivent être positionnés de façon à maintenir
l’air neuf en surpression.
•L’évacuation des condensats ainsi qu’un bypass doivent être
prévus.
•Les échangeurs doivent être nettoyés au minimum tous les ans.
L’évacuation des condensats
doit être bien conçue (pas
des ailettes de la batterie
optimisé), dimensionnée,
installée et nettoyée pour
éviter la prolifération de
micro-organismes dans une
eau stagnante.
Batterie chaude ou froide
Les batteries servent à refroidir ou chauffer l’air soufflé.
Les risques majeurs liés à la qualité de l’air intérieur sont :
• un mauvais dimensionnement (puissance à fournir, surface
d’échange, vitesse),
• une non-uniformité du flux d’air (qualité de l’échange),
• une vitesse de passage d’air trop élevée (risque d’entraînement
de l’eau condensée),
• les remontées de bactéries et d’odeurs des égouts : à éviter au
moyen d’un siphon,
• les défauts d’étanchéité (fuites, débit d’air non traité, variation
de température),
• l’encrassement (échange thermique faible, condensation) : les
batteries et le bac de condensats doivent être nettoyés au minimum
tous les ans.
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
- 14 -
Caisson d’humidification
Plusieurs types d’humidificateurs existent : humidificateur à vapeur,
à pulvérisation, à ruissellement… Quand une humidification de l’air
est nécessaire :
• Le passage de l’air ne doit pas entraîner de gouttelettes.
• Le recyclage, pouvant véhiculer des micro-organismes, doit être
évité.
• Pour les humidificateurs autres qu’à vapeur, un filtre de porosité
bactériologique (0,4 µm) peut être installé.
• L’eau
utilisée doit être propre et changée régulièrement pour
ne pas favoriser la prolifération de micro-organismes.
• L’humidificateur doit être vide et sec quand il n’est pas utilisé, et
il doit être régulièrement nettoyé quelle que soit son utilisation.
• Les cartouches de désalinisation ou de déminéralisation sont
susceptibles d’émettre des COV suivant leur matériau.
Caisson de ventilation mécanique
• Le ventilateur doit être soigneusement dimensionné pour assurer
correctement la ventilation sur la plage de fonctionnement prévue,
y compris au cours du temps (encrassement du réseau, des
filtres…).
• Le ventilateur de soufflage ne doit pas amener de pollution
supplémentaire.
• L’installation et le raccordement doivent être bien réalisés pour
ne pas perturber le fonctionnement du ventilateur.
• L’étanchéité du caisson doit être en adéquation avec le niveau
de filtration installé (voir EN1886 pour le tertiaire) pour limiter
les fuites et les infiltrations.
• Le caisson doit être correctement entretenu (nettoyage des pales,
vérification de la courroie et du sens de rotation…), au minimum
tous les ans.
- 15 -
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
Extracteur statique ou stato-mécanique
Les extracteurs statiques ou stato-mécaniques sont les extracteurs
des systèmes de ventilation naturelle ou naturelle mécanique.
•
L’extracteur doit être soigneusement dimensionné, son
coefficient de dépression quand il débite doit en particulier être
vérifié à partir de sa courbe caractéristique.
• L’extracteur doit être de classe B selon la norme P50-413.
•
La mise en oeuvre de l’extracteur sur la souche doit être
parfaitement étanche.
• L’extracteur doit être entretenu (pales, roulements, connexions
électriques, ...) au minimum tous les ans.
Caisson de recyclage
Le recyclage de l’air sert au maintien en température d’un local ou
d’un groupe de locaux.
• Le
recyclage vers d’autres locaux est interdit dans les locaux à
pollution spécifique. Ceci est strictement réglementé dans le Code
du Travail.
• Le recyclage doit être évité dans les locaux avec des pollutions
de type fumée de cigarette.
• La reprise de l’air servant au recyclage ne doit pas être située
dans un endroit pollué ou empoussiéré (ex : intérieur du fauxplafond). En déplacement d’air, les reprises en hauteur où sont
entraînés les polluants conviennent peu au recyclage.
• Le
volet d’air neuf doit être correctement positionné pour qu’il
n’y ait pas sous-ventilation.
• Si le débit varie, le registre doit être impérativement motorisé
pour maintenir une quantité d’air neuf suffisante.
• La norme EN 13053 préconise les efficacités de mélange
minimum et définit des classes d’étanchéité.
• Une inspection visuelle des registres doit être menée tous les
ans.
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
- 16 -
Réseau de ventilation
Le réseau de ventilation joue un rôle très important dans la QAI.
• Les
matériaux et la fabrication des conduits et composants
peuvent occasionner des pollutions olfactives, dues par exemple
aux COV dégagés par les conduits plastiques, ou les résidus huileux
sur les parois internes.
• Les parois internes des conduits doivent être exemptes de pièges
à poussière et ne doivent pas retenir l’humidité.
• Le réseau doit être bien équilibré pour ne pas entraîner de sous
et de sur-ventilation de certains locaux.
• Il doit également être étanche pour limiter les déperditions
énergétiques et assurer un débit correct (cf prEN 12237, prEN
1507).
• Les conduits souvent entreposés durant de longues périodes sur
chantier ne doivent pas être laissés sans protection, pour éviter
leur encrassement.
• Installé, le réseau doit être accessible pour pouvoir être nettoyé
au minimum tous les ans.
• Le réseau de soufflage, transportant l’air à destination des locaux,
est soumis à des contraintes de propreté plus sévères que le réseau
d’extraction (ENV 12097).
• Pour éviter la croissance des micro-organismes, le taux
d’humidité doit être toujours inférieur à 80% en tout point du
réseau.
- 17 -
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
Bouche et diffuseur
• Les diffuseurs d’air doivent être sélectionnés en fonction du débit
d’air, de la vitesse résiduelle souhaitée, du niveau de bruit admis,
et de la géométrie du local. L’efficacité de ventilation dépend
aussi de cette diffusion.
• Leur emplacement dans la pièce doit tenir compte des obstacles
éventuels, des vitrages, des faux plafonds, afin d’avoir une
circulation de l’air correcte.
• Les grilles de reprise ou bouches d’extraction ne doivent pas
être placées directement dans la zone d’introduction de l’air neuf,
afin d’éviter tout court-circuitage du trajet de l’air soufflé.
• Les terminaux doivent être régulièrement nettoyés, au minimum
tous les ans pour les diffuseurs, et tous les six mois pour les
bouches d’extraction.
QUALITÉ DE L’AIR DANS LES INSTALLATIONS AÉRAULIQUES
- 18 -
RÉFÉRENCES
Guide Uniclima Climatisation et Santé – 1999 – Ed.SEPAR
Guide pratique sur la modulation des débits de ventilation – 2001– CETIAT –
www.cetiat.fr
Ventilation performante dans les écoles – Guide de conception – 2001 - CETIAT –
www.cetiat.fr
Solutions de ventilation dans l’habitat individuel – 2002 - COSTIC
AIRLESS, Final Report – Février 2001 – TNO Building and Construction Research
Conception d’une installation de diffusion d’air – Uniclima – Ed.SEPAR
Guide MAP n°8 : Mise au point aéraulique – 1995 – AICVF, COSTIC
Arrêté du 24 mars 1982, mod.83 - Dispositions relatives à l’aération des logements
RSDT - Règlement Sanitaire Départemental Type
Code du Travail - Sous-section 1 : aération, assainissement
Arrêté du 29 novembre 2000 - Réglementation thermique 2000
XP P50-410 - Juillet 1995 - Référence DTU 68.1 - Installations de ventilation mécanique
contrôlée - Règles de conception et de dimensionnement
NF EN 13779 - Octobre 2003 - Ventilation des bâtiments - Exigences de performances
des systèmes de ventilation et de conditionnement d’air
NF EN 779 – Février 2003 - Filtres à air de ventilation générale pour l’élimination des
particules – Détermination des performances de filtration
Pr NF EN 13053 - 2003 - Ventilation des bâtiments - Caissons de traitement d’air Classification et performance des caissons, composants et sections
NF EN 1886 - Ventilation des bâtiments - Caissons de traitement d’air - Performance
mécanique
P50-413 - Août 1993 - Ventilation - Conduits de ventilation naturelle et conduits de
fumée - Code d’essai et classement des extracteurs statiques
PrEN 1507 – Ventilation des bâtiments – Réseau de conduits - Résistance et étanchéité
des conduits rectangulaires en tôle
NF EN 12237 - Juin 2003 - Ventilation des bâtiments - Réseau de conduits - Résistance
et étanchéité des conduits circulaires en tôle
NF ENV 12097 - Ventilation des bâtiments - Réseau de conduits - Prescriptions relatives
aux composants destinés à faciliter l’entretien des réseaux de conduits
Les locaux contiennent toujours des polluants d’origines
diverses, qu’il faut impérativement évacuer pour la santé, le
confort des occupants et la conservation du bâti. Cette
fonction est assurée par les systèmes de ventilation.
Ces derniers comportent de nombreux composants,
nécessaires pour assurer les fonctions de circulation, filtration,
chauffage ou refroidissement de l’air.
Le dimensionnement, l’installation ou l’entretien de ces
composants sont essentiels pour assurer une bonne qualité
d’air à l’intérieur des locaux.
Janvier 2004
Ce guide fournit donc des recommandations et règles
pratiques sur les installations de ventilation et
conditionnement d’air.